Electrolux se lance dans la planification d'usine et de flux des matériaux en 3D

Des installations de production réparties dans le monde entier

Electrolux AB, dont le siège se situe à Stockholm, en Suède, vend ses produits dans 150 pays. Avec près de 58 000 employés répartis sur 46 sites de production, l'entreprise développe et fabrique des produits pour de nombreuses autres marques, parmi lesquelles Grand Cuisine, AEG, Zanussi, Frigidaire et Westinghouse qui sont particulièrement réputées.

En 1996, le rachat de la marque allemande AEG à Daimler Benz a entraîné l’acquisition de plusieurs de ses filiales et sites de production. Voilà comment l'usine de Rothenburg ob der Tauber, fondée en 1964, est devenue Electrolux, dont la production actuelle s'élève à 600 000 fours et 1 400 000 cuisinières par an pour le marché européen. "Nous attachons beaucoup d'importance à apposer les caractéristiques distinctives de chaque marque dans le développement et la production," explique Bernd Ebert, responsable international production et ingénierie chez Electrolux. À Rothenburg, B. Ebert veille à ce que les processus et les systèmes appliqués à l’ensemble des usines de production d’appareils de cuisson Electrolux soient standardisés.

Priorité à la planification virtuelle des usines

Dans le cadre d'une stratégie numérique complète qui englobe tous les domaines, 11 projets de fabrication numérique sont à l'ordre du jour de l'entreprise suédoise. B. Ebert est à la tête de deux projets d'envergure mondiale,dont le but est de créer des "jumeaux numériques" de tous les sites de production : Dans le cadre du projet de fabrication virtuelle, un outil de planification avancée a été choisi et déployé pour valider les conceptions en tout début de processus, afin de développer des produits faciles à produire et à assembler. Par exemple, pour éviter les collisions, les séquences et les mouvements d'assemblage sont planifiés et optimisés en trois dimensions. Pour ce faire, il est nécessaire de développer des plans d'usine en trois dimensions - objectif du deuxième projet : le plan d'usine en 3D. Les plans sont créés à l'aide d'un outil de planification d'usine standard qui peut simuler à la fois l'usine et le flux de matériaux sur la base de données en 2D de façon à optimiser la production et les performances.

Plateforme mondiale de la fabrication numérique

En 2010, rares étaient les entreprises qui disposaient d'un logiciel suffisamment puissant pour réaliser des plans d'usines en 3D. Une petite équipe de spécialistes menée par B. Ebert a travaillé en étroite collaboration avec le département informatique de l'entreprise à Stockholm. À partir de 2012, le logiciel Teamcenter de Siemens Digital Industries Software a été déployé comme plateforme de développement de produits. L’apport stratégique de Teamcenter a été significatif dans la gestion du cycle de vie des produits (PLM) chez Electrolux. Suite à des discussions avec Siemens portant sur la stratégie à adopter, le choix a été fait de tester une version pilote du logiciel 3D d’implantation de lignes de production Line Designer dans le cadre d’un programme destiné aux premiers utilisateurs.

Siemens a pu utiliser des données pour réaliser une étude de cas sur les performances du logiciel dans des situations réelles. En 2016, Electrolux a donc sélectionné Line Designer et l’a combiné à d’autres solutions du portfolio Tecnomatix®, dont Process Simulate. Cette décision a été motivée par les avantages apportés par l’intégration de ces solutions avec Teamcenter : "Nous pouvons sauvegarder toutes les ressources créées avec Line Designer sous forme de bibliothèques dans Teamcenter, les gérer et les mettre à la disposition de tous les utilisateurs, où qu’ils se trouvent," explique B. Ebert. "De cette façon, nous préservons une infrastructure complète de logiciels et de matériel informatique, y compris les outils pour former nos collaborateurs. Ils peuvent mettre à profit l'expérience d’autres utilisateurs grâce à Teamcenter." Ce projet a donné lieu à une étroite collaboration pour le développement des produits et la mise en place d’une plateforme commune internationale pour la planification des usines et l'optimisation des flux de matériaux.

Mise en place d'une stratégie de déploiement après le projet pilote

En 2016, un projet pilote a été mené à Rothenburg. Après avoir été formé par Siemens, les employés ont pu développer une nouvelle chaîne de montage et un assemblage automatisé des boîtiers en utilisant Line Designer.

Des études ergonomiques ont été menées avec Process Simulate et les temps de cycle ont été raccourcis via des simulations. "Les solutions Tecnomatix et Teamcenter ont fait leurs preuves de la meilleure manière qui soit" rapporte B. Ebert en sa qualité de chef de projet. "Nous pouvons mettre à profit l’expérience acquise lors de ce projet et s’en servir pour un déploiement à l’échelle mondial."

L'équipe principale a depuis formé des spécialistes pour chacune des trois solutions logicielles, ils peuvent fournir des conseils et un soutien aux employés répartis sur les différents sites de production. Avec Line Designer, il est possible de créer les lignes de production : par exemple l’agencement des convoyeurs et des ascenseurs, ou le choix des modèles de chariots de transport de matériaux et autres dispositifs. "Mettre les modèles et les scénarios 3D à disposition de tous nos collaborateurs nous permet de gagner beaucoup de temps," explique B. Ebert. "Une fois les paramètres ajustés, ils sont simplement réutilisés sur nos autres sites de production. Cela nous rapproche presque automatiquement de la standardisation souhaitée des processus et des systèmes à travers les gammes de produits - cuisinières, machines à laver, lave-vaisselle, sèche-linge et réfrigérateurs - pour tous nos marchés, qu’il s’agisse des États-Unis, de l'Amérique du Sud, de l'Asie/Pacifique, ou de l'Europe."

"Grâce à cette expérience, le projet pilote a été déployé par vagues dans le monde entier. Nos collaborateurs ont reçu une formation intensive sur site," explique B. Ebert. "Afin de sécuriser nos principaux projets , nous avons d'abord sélectionné quatre sites de production avec un grand volume d’investissement."

Projet Anderson en Caroline du Sud

L'un des sites concernés par ce programme prévoit la construction d'une nouvelle usine de réfrigérateurs à Anderson, en Caroline du Sud. La production sera principalement destinée au continent américain d'ici mi-2019. Augmenter le niveau d'automatisation devrait permettre de réduire d'environ 30 % la main-d'œuvre humaine. De nombreux processus ont été conçus avec Tecnomatix afin de développer un nouveau concept d'automatisation. Le but étant de disposer d’une conception d’usine fiable du premier coup, afin d’amortir l’investissement.

Dans cette usine, l’étape la plus chronophage est le moussage des parois des réfrigérateurs avec un agent durcisseur. La durée de ce processus influe sur tous domaines associés, avant et après. La durée de ce processus influe sur tous domaines associés, avant et après. Afin que la conception de ce goulot d'étranglement soit la plus optimale, le processus a été cartographié et simulé pièce par pièce. "Il a fallu tenir compte de beaucoup de paramètres, notamment des différents matériaux et des différents modèles," rapporte B. Ebert. "La cartographie a pris du temps mais ça en valait la peine." Les résultats précis de Plant Simulation évitent d'avoir recours à de grands tampons. En utilisant un seul convoyeur et un entrepôt de stockage d’une capacité de 5 000 réfrigérateurs, Electrolux peut économiser environ 2 000 000 de dollars, soit 1 845 000 euros.

Après le moussage, les processus d'assemblage se divisent en quatre lignes. Ici, les dispositifs d’acheminement des matériaux ont été planifiés, simulés et optimisés. Les pièces achetées proviennent de listes de 30 modèles de conception de produits modulaires qui vont du camion aux chaînes d'assemblage. "Un employé de Siemens a établi les grandes lignes des tracés des convoyeurs. En attendant la mise en service des nouvelles lignes, notre flux d’acheminement des matériaux a déjà été optimisé par l’un de nos collaborateurs - nous avons atteint nos objectifs d'efficacité," se félicite B. Ebert.

Avec Process Simulate, les employés ont également programmé des cellules robotisées qui reprendraient certains des processus jusqu'alors effectués manuellement. "Même si les cellules ne sont pas encore entièrement finalisées, il est possible de déterminer précisément si nous avons besoin d'un ou de trois robots," continue-t-il. Des scénarios et vidéos 3D sont utilisés pour informer les équipes dirigeantes de l’avancée de la planification.

"Plus l'investissement est élevé, plus les efforts de persuasion sont grands," affirme B. Ebert. "Avec les capacités de visualisation de Tecnomatix, je peux montrer la phase initiale de planification, ce qui permet aux managers d’avoir une idée plus tangible des processus et ce qu’il est possible de faire. La technologie 3D permet de valider les concepts d'assemblage et même de choisir les fournisseurs de solutions d'automatisation. Grâce à elle, nous avons des informations dont nous ne nous disposions pas auparavant."

Déploiement mondial

Ces premiers projets ont démontré que les outils Tecnomatix et Teamcenter peuvent être utilisés pour résoudre les problèmes et atteindre les objectifs fixés. "Nous avons besoin de spécialistes pour assurer de nouveaux rôles au sein de notre équipe mondiale," déclare B. Ebert. "Pour que la standardisation des processus soit réussie, il est primordial que toutes les informations soient traitées de manière centralisée." D'autres grands projets sont également en cours de réalisation en Europe.

"Cette usine est trop chère pour nous servir de laboratoire," explique B. Ebert, avant de citer le professeur Hans-Jürgen Warnecke, un scientifique renommé et ancien président de Fraunhofer Gesellschaft en Allemagne. "Pour tester de nouveaux concepts, il existe des outils de simulation dont la puissance permet d’éviter les temps d’arrêts."